[发明专利]锆合金元件盒的制备方法

说明书

本发明涉及一种锆合金元件盒的制备方法，包括：提供锆方管，所述锆方管内具有待矫形位置，所述待矫形位置具有初始尺寸以及目标尺寸；根据所述初始尺寸及所述目标尺寸，确定总形变量；确定矫形热处理次数，所述矫形热处理次数至少2次；根据所述总形变量及所述矫形热处理次数，确定所述锆方管每次矫形热处理的单次形变量；根据所述初始尺寸及所述单次形变量，为每次矫形热处理提供一种尺寸的模具，所述模具材料的热膨胀系数大于相同条件下所述锆方管材料的热膨胀系数；以及按照所述模具的尺寸由小到大的顺序，在每次矫形热处理时使用对应尺寸的所述模具，将所述模具装入所述锆方管内部，进行所述至少2次矫形热处理。形变相对缓慢，受力均匀稳定。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种锆合金元件盒的制备方法。

背景技术

锆合金元件盒，简称“锆盒”或“元件盒”，是低温燃料堆和沸水堆中的主要部件。锆盒可以保护燃料棒束，并构成燃料组件冷却剂通道；并且在堆芯布置上，每4盒燃料组件间的宽水隙组成1根控制棒的通道。为了保证燃料组件顺利地插入锆盒以及控制棒在反应堆全寿期内的各种情况下能够自如地上下运动，确保反应堆的安全性，锆盒的表面质量、尺寸精度都需要严格的要求。

国际上锆盒的制备方法主要有两种，如图5左所示，一种方法包括板料-圆管坯-焊接-探伤-冷轧-滚拔-热处理几个步骤，如图5右所示，另一种方法包括板料-冷弯-焊接-焊缝处理-热处理几个步骤。针对清华大学低温堆燃料组件锆盒的制备，我国科研人员也进行了大量的研制工作。专利ZL 89107625.5中利用芯头采用滚模拉伸工艺将预压成方形的板材卷焊的圆管拉伸成方管，原理同图5左；专利CN101905405 B中，采用了冷弯-焊接的成型方法，原理同图5右。

锆盒的制造过程中，最为关键的步骤是最后的热处理，即矫形热处理，而该矫形热处理工序又是上述两种方法的共有工序，所以控制矫形热处理工序对成品锆盒的精度至关重要。目前的矫形热处理方法制造出的锆盒的精度，特别是锆盒的形位公差以及4个圆角尺寸不能很好的满足设计要求，亟需提出新的热处理工艺。

发明内容

基于此，有必要提供一种锆盒的制备方法，解决目前锆盒精度不高，形位公差以及4个圆角尺寸不能很好满足设计要求的问题。

一种锆合金元件盒的制备方法，包括以下步骤：提供锆方管，所述锆方管内具有待矫形位置，所述待矫形位置具有初始尺寸以及目标尺寸；根据所述初始尺寸及所述目标尺寸，确定总形变量；确定矫形热处理次数，所述矫形热处理次数至少2次；根据所述总形变量及所述矫形热处理次数，确定所述锆方管每次矫形热处理的单次形变量；根据所述初始尺寸及所述单次形变量，为每次矫形热处理提供一种尺寸的模具，所述模具材料的热膨胀系数大于相同条件下所述锆方管材料的热膨胀系数；以及按照所述模具的尺寸由小到大的顺序，在每次矫形热处理时使用对应尺寸的所述模具，将所述模具装入所述锆方管内部，进行所述至少2次矫形热处理。

在其中一个实施例中，所述矫形热处理次数为2次至5次。

在其中一个实施例中，所述在每次矫形热处理时使用的所述模具的尺寸等于所述锆方管内表面在本次矫形热处理之前的尺寸。

在其中一个实施例中，由小到大相邻两个所述模具的尺寸差值等于所述单次形变量。

在其中一个实施例中，所述矫形热处理的温度相同或依次降低。

在其中一个实施例中，所述单次形变量相等、依次增大或依次减小。

在其中一个实施例中，所述模具为圆角中空四方管，或者所述模具包括缺角的四方芯棒及与所述缺角的四方芯棒配套的位于缺角的四个圆柱。

在其中一个实施例中，所述提供锆方管的步骤进一步包括：锆板下料；卷焊成圆管；焊缝处理；预压或轧制成方形。